众多的阴阳离子以及生物活性小分子以多种多样的形式共存于大自然当中,这其中包括亚硫酸根、活性氧、铁离子、锌离子、谷胱甘肽等。它们可以以不同的形式参与神经调节、平衡血压、维持新陈代谢平衡等各项生命活动,正是由于各种微量元素在生物体内保持某种动态平衡,生物体的正常生命活动才得以正常进行。如果生物体自身的平衡状态被打破,会不同程度的扰乱他们的新陈代谢,接着就会出现各种不适和生理疾病,从而影响生物体的正常活动。因此,对于生物体内的各种微量元素变化进行监测非常具有现实意义,现如今,一些传统的检测方式已经较为成熟,但是与之相比,荧光探针检测法具有一些不可替代的优点,例如:不损伤生物样本、较高的分辨率、快速检测、操作方便、成本较低等,因此该方法吸引了很多研究工作者的目光。近年来,应用荧光探针实现小分子检测的研究层出不穷,发展迅猛。本论文中,以多种荧光基团:吡啶香豆素、2-(3-氰基-4,5,5-三甲基呋喃-2(5H)-亚基)丙二腈(TCF)、吩噻嗪、半川菁、喹啉为组成部分合成了三种荧光探针。 1.香豆素吡啶-TCF为模板的线粒体靶向比率型荧光探针 在文献报道中,香豆素基团本身具有相当高的荧光量子产率,在香豆素集团中引入吡啶基团后,它的发射波长发生红移,有利于消除它在生物体内的检测误差,提高其在生物体内应用方面的兼容性。TCF基团具有ICT(分子内电荷转移)效应,能实现近红外的长波发射,因此可以选择该基团作为基于该类型机理的荧光探针的受体部分。总之,选择香豆素吡啶作为探针PCPT的能量供体,TCF基团为探针PCPT的能量受体,哌嗪作为两者的连接基团,双键作为检测位点,成功实现了体外环境的亚硫酸根以及生物体内源性和外源性亚硫酸氢根的检测,同时,该探针相较于其他探针具有较低的检测限、线粒体靶向性、较优越的选择性、较强的抗干扰能力以及更加卓越的水溶性。 2.以吩噻嗪-半花菁为模板的SO2衍生物荧光探针 在之前的研究中,吩噻嗪基团的硫原子被氧化后,它周围的电子云密度提高,荧光发射的强度大大增强,认为氧化后的吩噻嗪基团有作为荧光探针能量供体的潜质。半花菁基团在本课题组之前的研究当中,曾多次被作为荧光探针的受体使用,这是因为该基团具有较长的发射波长,既可以接受供体共振传递的荧光,又可以提供反应位点。综上,设计了吩噻嗪和半川菁相结合的荧光探针,虽然该探针在体外环境中检测亚硫酸根,但是它的能量传递效率比较低,说明吩噻嗪和半川菁构建的荧光探针未达到预期效果。 3.基于香豆素吡啶-喹啉衍生物的荧光探针的合成 基于构建的香豆素吡啶-TCF荧光探针的测试和应用取得了较好的结果,根据相类似的思路,TCF受体被替换成喹啉,可以设计新型的荧光探针KPC。香豆素吡啶同样可以选作探针KPC的能量供体,甲基化喹啉为探针KPC的能量受体,以苯环和哌嗪作为探针KPC的连接体。预计该探针与生物体细胞兼容性更强,并且具有细胞器靶向性和非常可观的水溶性。
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